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購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 河 南 科 技 大 學 畢 業(yè) 設 計（論 文） 題目 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 姓 名 ＿＿＿＿＿＿＿＿ 院 系 ＿＿＿＿＿＿＿＿ 專 業(yè) ＿＿＿＿＿＿＿＿ 指導教師 ＿＿＿＿＿＿＿＿ 年 月 日 第一章 緒論 - 2 - 目 錄 中文摘要 ..................................................................................................................... Ⅰ 英文摘要 ..................................................................................................................... Ⅱ 第 1 章 緒論 ............................................................................................................... 1 言 ..................................................................................................... 1 工中心簡介 ......................................................................................... 1 工中心的發(fā)展簡史 .......................................................................... 1 工中心的結構組成 .......................................................................... 2 工中心的分類 ................................................................................. 3 工中心的主要優(yōu)點 ....................................................................................... 4 工中心的發(fā)展趨勢 ....................................................................................... 4 庫 ...................................................................................................................... 5 庫簡介 ........................................................................................................ 5 庫的類型 ..................................................................................................... 6 第 2 章 刀庫驅動電機的選定 ................................................................................. 10 套線速度 .......................................................................................................... 10 輪參數(shù)確定 ...................................................................................................... 10 據(jù)負載轉矩選電機 ........................................................................................... 10 動比分配 .......................................................................................................... 12 軸轉速 ........................................................................................ 12 軸功率 ........................................................................................ 12 軸轉矩 ........................................................................................ 13 第 3 章 刀庫傳動方式 ............................................................................... 14 庫傳動方式設計 ............................................................................................... 14 桿蝸輪傳動 ................................................................................................ 14 傳動 .......................................................................................................... 20 第 4 章 軸的設計 ..................................................................................................... 22 材料選定 ......................................................................................................... 22 桿軸設計 ......................................................................................................... 22 步估算軸的最小直徑 ................................................................................. 22 軸器選定 ................................................................................................... 22 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 定軸承類型 ............................................................................................... 23 步估算蝸桿軸各段尺寸 .............................................................................. 23 桿軸效核 ................................................................................................... 23 輪軸效核 ......................................................................................................... 26 步估算軸的最小直徑 ................................................................................. 26 步估算蝸輪軸各段的尺寸 .......................................................................... 26 輪軸效核 ................................................................................................... 27 第 5 章 軸承效核 ..................................................................................................... 30 桿軸承效核 ...................................................................................................... 30 輪軸承效核 ...................................................................................................... 30 第 6 章 刀庫控制系統(tǒng) ............................................................................................. 32 具的選擇方式 .................................................................................................. 32 序選擇 ....................................................................................................... 32 序選擇 ........................................................................................................ 32 具識別裝置 ....................................................................................................... 33 庫控制系統(tǒng)設計 ................................................................................................ 34 第 7 章 其它零部件設計 ......................................................................................... 36 零減速撞快尺寸計算 ......................................................................................... 36 第 8 章 結論 ............................................................................................................. 38 參考文獻 ..................................................................................................................... 39 致謝 ............................................................................................................................. 40 第一章 緒論 - 4 - 摘 要 以加工中心自動換刀裝置中的刀庫的設計與控制為背景，根據(jù)使用的場合和實際運用的要求，設計了相應的 40 刀的鏈式刀庫，并且對它的控制進行了一定的研究。 論文首先對 40 刀刀庫總體設 計方案進行闡述，闡述其各部件的工作原理，然后就刀庫的結構設計與控制分章節(jié)對各個部分進行計算與設計。 刀庫的機構設計是研究的重點，傳動部分為蝸桿蝸輪的減速裝置，控制部分為刀庫送刀機構，由 制刀庫的正反轉。 關鍵詞 ：加工中心，刀庫，蝸桿蝸輪， 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 in as a to s s to on to of is on s to on to s is s LC 第一章 緒論 - 6 - 第一章 緒論 本章首先從數(shù)控機床的發(fā)展歷程引出加工中心的發(fā)展趨勢，再具體到本次設計針對的刀庫的任務要求，明確了本設計任務的主要內容。 言 1952 年世界上出現(xiàn)了第一臺數(shù)控機床，使多品種、中小批量的機械加工設備在柔性、自動化和效率上產(chǎn)生了巨大變革。 1958 年第一臺加工中心問世，它將多工序（銑、鉆、鏜、鉸、攻絲等）加工集于一身；適應加工多品種和大批量的工件；增加機床功能（自動換刀、自動換工件、自動檢測等），使自動化程度和加工效率上了一個新臺階；使無人化（或長時間無人操作）加工成為現(xiàn)實。 90 年代以來，數(shù)控加工 技術得到迅速的普及及發(fā)展，數(shù)控加工中心在制造業(yè)得到越來越廣泛的應用。目前國內企業(yè)生產(chǎn)制造的加工中心主要是面向生產(chǎn)領域，其結構復雜、精度高、封閉性強，價格昂貴。加工中心已成為柔性制造系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)和自動化工廠的基本單元。 加工中心是數(shù)控機床的代表，是高新技術集成度高的典型機電一體化機械加工設備，受到世界各工業(yè)發(fā)達國家的高度重視，技術迅速發(fā)展，品種和數(shù)量大幅度增加，成為當今世界機械加工設備中最引人注目的一類產(chǎn)品。 工中心簡介 加工中心的發(fā)展簡史 1952 年世界上出現(xiàn)第一臺數(shù)控機床，使多品種、中小批 量的機械加工設備在柔性、自動化和效率上產(chǎn)生了巨大變革。它用易于修改的數(shù)控加工程序進行控制，因而比大批量生產(chǎn)重使用組合機床生產(chǎn)線和凸輪、開關控制的專用機床有更大的柔性，容易適應加工件品種的變化，進行多品種加工。它用數(shù)控系統(tǒng)對機床的工藝功能、幾何圖形運動功能和輔助功能實行全自動的數(shù)字控制，因為有更高的自動化程度和加工效率，大大改變了中小批量生產(chǎn)中普通機床占整個機械加工 70% ~ 80% 的狀況。數(shù)控機床能實現(xiàn)兩坐標以上聯(lián)動的功能，其效率和精度比用手工和樣板控制加工復雜零件要高得 多。 1958 年第一臺加工中心在美國卡尼、特雷克（ 司問世。現(xiàn)代加工中心的內容是什么？第一，它是在數(shù)控鏜床或數(shù)控銑床的基礎上增加自動換刀裝購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 置，可使工件在一次裝卡中，能夠自動更換刀具，自動完成工件上的銑削、鉆孔、鏜孔、鉸孔、攻絲等工序的數(shù)控機床。第二，加工中心上如果帶有自動分度回轉工作臺或自動轉角度的主軸箱，可使工件在一次裝卡中，自動完成多個平面和多個角度位置的多工序加工。第三，加工中心上如果帶有交換工作臺，工件在工作位置的工作臺上進行加工的同時，另外的工件在裝卸位置的工作臺上 進行裝卸，不影響加工的進行。 由上述可知，加工重心在加工的柔性、自動化程度和加工效率上，在一般數(shù)控機床的基礎上又上了一個新的臺階，又是一次新的變革。 加工中心的定義是什么？目前世界上并無標準定義，但目前普遍認為是指：在工件一次裝卡中，能夠實現(xiàn)自動銑削、鉆孔、鏜孔、鉸孔、攻絲等多工序的數(shù)控機床。更為明確的說法是：加工中心就是自動換刀數(shù)控鏜銑床。這就把加工中心與自動換刀數(shù)控車床或車削中心區(qū)別開來。 加工中心的結構組成 加工中心的組成歲機床的類別、功能、參數(shù)的不同而有所區(qū)別。機床本身分基本部件和選擇部件，數(shù)控系 統(tǒng)有基本功能和選用功能，機床參數(shù)有主參數(shù)和其它參數(shù)。機床制造廠可根據(jù)用戶提出的要求進行生產(chǎn)，但在同類機床的基本功能和部件組成一般差別不大。從總體上看，加工中心基本上由以下幾大部分組成。 ㈠ 基礎部件 主要由床身、立柱和工作臺等大件組成。它們是加工中心的基礎結構，要承受加工中心的靜載荷以及在加工時的切削負載，因此必須是剛度很高的部件。這些大件可以是鑄鐵件也可以是焊接的剛結構件，是加工中心中重量和體積最大的部件。 ㈡ 主軸系統(tǒng) 主要由主軸箱、主軸電動機、主軸和主軸軸承等零部件組成。主軸的啟動、停止和 變轉速等動作均由數(shù)控系統(tǒng)控制，并通過裝在主軸上的刀具參與切削運動，是切削加工的功率輸出部件。主軸系統(tǒng)是加工中心的關鍵部件，其結構的好壞，對加工中心的性能有很大的影響。 ㈢ 數(shù)控系統(tǒng) 主要由 置、可編程序控制器、伺服驅動裝置以及電動機等部分組成，它們是加工中心執(zhí)行順序控制動作和完成加工過程的控制中心。 ㈣ 自動換刀系統(tǒng) 主要由刀庫、自動換刀裝置等部件組成。刀庫是存放加工過程所要使用的全部刀具的裝置。當需要換刀時，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的指令，由機械手（或通第一章 緒論 - 8 - 過別的方式）將刀具從刀庫取出裝入主軸孔中。刀庫 有盤式、鏈式和鼓式等多種形式，容量從幾把到幾百把。機械手的結構根據(jù)刀庫與主軸的相對位置幾結構的不痛也有多種形式。如單臂式、雙臂式?；剞D式和軌道式等等。有的加工中心利用主軸箱或刀庫的移動來實現(xiàn)換刀。 ㈤ 輔助系統(tǒng) 包括潤滑、冷卻、排屑防護、液壓和隨機檢測系統(tǒng)等部分。輔助系統(tǒng)雖不直接參與切削運動。但對加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起到保障作用，因此也是加工中心中不可缺少的部分。 另外，為進一步縮短非切削時間，有的加工中心還配備了自動托盤交換系統(tǒng)。例如，配有兩個自動交換工件托盤的加工中心，一個安裝工件 在工作臺上加工，另一個則位于工作臺外進行工件的裝卸。當完成一個托盤上工件的加工后，便自動交換托盤，進行新零件的加工，這樣可以減少輔助時間，提高加工效率。 加工中心的分類 按照加工中心形態(tài)不同進行分類，可分為立式、臥式和五坐標加工中心。 ㈠ 立式加工中心（如圖 1 立式加工中心的主軸軸心線為垂直狀態(tài)配置，結構形式多為固定立柱式，工作臺為長方形，適合加工小型板類、盤類、殼體類零件。 ㈡ 臥式加工中心（如圖 1 臥式加工中心是指主軸軸線為水平狀態(tài)設置的加工中心，通常都帶有可進行分度回轉運動的 正方形分度工作臺。臥式加工中心一般具有 3~5個運動坐標，常見的是三個直線運動坐標 (沿 X、 Y、 Z 軸方向 )加一個回轉運動坐標 (回轉工作臺 )，它能夠使工件在一次裝夾后完成除安裝面和頂面以外的其余四個面的加工，最適合箱體類工件的加工。 ㈢ 五坐標加工中心 五圖 1式加工中心 圖 1式加工中心 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 坐標加工中心間距立式和臥式加工中心的功能，工件一次裝夾后能完成除安裝面外的所有側面和頂面等五個面的加工，因此也叫五面加工中心。常見的五坐標加工中心有兩種結構形式，一種是主軸可以 90? 旋轉，另一種是工作臺可以 90? 旋轉。 加工中心的主要優(yōu)點 ㈠ 提高加工質量 工件一次裝夾，即可實現(xiàn)多工序集中加工，大大減少多次裝夾所帶來的誤差。另外，由于是數(shù)控加工，較少依賴操作者的技術水平，可得到相當高的穩(wěn)定精度。 ㈡ 縮短加工準備時間 加工中心既然可以頂替多臺通用機床，那么加工一個零件嗦需準備時間，是每臺加工單元所損耗的準備時間之和。從這個意義上說，加工中心的準備時間顯然短得多。 ㈢ 減少在制品 以往的加工方式是工件流動與多臺通用機床之間，這就要有相當數(shù)量的在 制品，而在加工中心上加工，即可發(fā)揮其 “多工序集中 ”的優(yōu)勢，在一臺機床上完成多個工序，就能大大減少在制品數(shù)量。 ㈣ 減少刀具費 把分散設置在各通用機床上的刀具，集中在加工中心刀庫上，有可能用最少量的刀具，實現(xiàn)公共有效利用。這樣既提高刀具利用率，又減少了道具數(shù)量。 ㈤最少的直接勞務費 由 置實現(xiàn)多工序加工的信息集約化和一人多臺管理，以及用工作臺自動托盤交換裝置（ 稱 輔助裝置，實現(xiàn)夜間無人運轉。這些都可縮減直接勞務費。 ㈥ 最少的簡介勞務費 由于工序集中，工件搬運和質量檢查工作量都大為減少，這就使間接勞務費最少。 ㈦設備利用率高 加工中心設備利用率為通用機床的幾倍。另外，由于工序集中，容易適應多品種、中小批量生產(chǎn)。 加工中心的發(fā)展趨勢 ㈠ 立式加工中心 立式加工中心主要的用戶層面為 ,以看好的汽車零部件行業(yè)為首，還有模具、飛機、醫(yī)療設備、 學設備等行業(yè)。在飛機制造業(yè)因絕大多數(shù)加工件為多品種、小批量的第一章 緒論 - 10 - 產(chǎn)品，因此五軸加工機為主的立式加工中心有潛在的需求。今后電子零部件、精密機枝零部件、半導體模具等行業(yè)也具有需求潛力。各生產(chǎn)廠家面 對預期需求擴大的飛機、模 立式加工中心主要的用戶層面為 ,以看好的汽車零部件行業(yè)為首，還有模具、飛機、醫(yī)療設備、 學設備等行業(yè)。在飛機制造業(yè)因絕大多數(shù)加工件為多品種、小批量的產(chǎn)品，因此五軸加工機為主的立式加工中心有潛在的需求。今后電子零部件、精密機枝零部件、半導體模具等行業(yè)也具有需求潛力。 ㈡ 臥式加工中心 臥式加工中心因其加工面是垂直的，切屑易脫落，比較適應時間無操作。又因是模塊結構，可以短時間內導入最適當規(guī)模的系統(tǒng)。因其無人操作時間較長，在成本費用方面與單機相比效果更好。 從技術開發(fā)動向來看， 是謀求提高主軸轉速、進給速度、提高精密度、并將對應熱變位、模塊化等集中體現(xiàn)出來。其中，作為機床基本課題的高速化研究也不斷取得成果。 由于提高進給速度直接關系到產(chǎn)品的加工時間，以利提高生產(chǎn)效率，因此在高速進給技術方面，驅動裝置采用直線電機的機型正在增多。同時也有廠家在開發(fā)不使用直線電機，采用進給軸以大導程滾珠絲杠為驅動，進給加速度 2G、快速進給速度 120 高速臥式加工中心。并在主軸上采用雙面約束刀具、主軸轉速為 2 萬 r/速進給速度為 60 m/盡量縮短重復定位 、刀至刀等的非切削時間。為解決速度提高帶來的熱變位影響，防止精度下降，一般都采用獨自的補正裝置或主軸冷卻結構、冷卻裝置等。 庫 刀庫簡介 刀庫是自動換刀裝置中最主要的部件之一，其容量、布局以及具體結構對加工中心的設計有很大影響。刀庫是用來儲存加工刀具及輔助工具的地方。由于多數(shù)加工中心的取送刀位置都是在刀庫中的某一固定刀位，因此刀庫還需要有使刀具運動及定為的機構來保證換刀的可靠。其動力可采用液動機或電動機，如果需要還要有減速機構。刀庫的定為機構是用來保證更換的每一把刀具或刀套都能準確地停在換到位置上。其 控制部分可以采用簡易位置控制器或類似半閉環(huán)進給系統(tǒng)的伺服位置控制，也可以采用電氣和機械相結合的銷定為方式，一般要求綜合定為精度達到 0.5 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 根據(jù)刀庫所需要的容量和取刀方式，可以將刀庫設計成多種形式。圖 1出了常用的幾種刀庫。圖 1適應機床主軸的布局，刀庫的刀具軸線可以按不同的方向配置，圖 1刀具可作 90? 翻轉的圓盤刀庫，采用這種結構能夠簡化取刀動作。單盤式刀庫的結構 簡單，取刀也較為方便，因此應用最為廣泛。但由于圓盤尺寸受限制，刀庫的容量較?。ㄍǔＱb 16～ 32 把刀）。 當需要存放更多數(shù)量的刀具時，可以采用圖 1們充分利用了機床周圍的有效空間，且刀庫的外形尺寸又不致過于龐大。圖 1鼓筒彈夾式刀庫，其結構十分緊湊，在相同的空間內，它的刀庫容量較大，但選刀和取刀的動作較復雜。圖 1鏈式刀庫，其結構有較大的靈活性，存放刀具的數(shù)量也較多，選刀和取刀動作十分簡單。當鏈條較長時 ，可以增加支撐鏈輪的數(shù)目，使鏈條折迭回繞，提高了空間利用率。圖 1 1別為多盤式和格子式刀庫，它們雖然也具有結構緊湊的特點，但選刀和取刀動作復雜，較少應用。 庫的類型 加工中心上普遍采用的刀庫是盤式刀庫和鏈式刀庫。密集型的固定刀庫目前于用于 的集中供刀系統(tǒng)。 圖 1庫的形式 a）軸向式 b）徑向式 c）斜向式 d）刀具翻轉式 e）鼓筒彈夾式 f）鏈式 g）多盤式 h）格子式 第一章 緒論 - 12 - ㈠ 盤式刀庫 盤式刀庫結構簡單，應用較多，如圖 1示。由于刀具環(huán)形排列，空間利用率低。因此出現(xiàn)了將刀具在盤中采用雙環(huán)或多環(huán)排列，以增加空間的利用率。但這樣一來使刀庫的外徑過大，轉動慣量也很大，選刀時間也 較長。因此，盤式刀庫一般適用于刀具容量較少的刀庫。 ㈡ 鏈式刀庫 如圖 1示，鏈式刀庫的結構緊湊，刀庫容量較大，鏈環(huán)的形狀可以根據(jù)機床的布局配置成各種形狀，也可將換刀位突出以利換刀。當鏈式刀庫需增加刀具容量時，只需增加鏈條的長度和支承鏈輪的數(shù)目，在一定范圍內，無需變更線速度及慣量。這些特點也為系列刀庫的設計與制造帶來了很大的方便，可以滿足不同使用條件。一般刀具數(shù)量在 30~120 把時，多采用鏈式刀庫。 ⑴ 換刀位置 為保證刀套準停精度和刀套定位剛性，鏈式刀庫的換刀位置一般設圖 1式刀庫的形式 圖 1式刀庫的形式 a）徑向取刀形式 b）軸向取刀形式 c）刀具徑向安裝 d）刀具斜向安裝 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 在主 動鏈輪上如圖 1示，或者設在盡可能靠近主動鏈輪的刀套處，如圖 1示 ⑵ 鏈條形式 我國目前還沒有廠家生產(chǎn)加工中心刀庫專用鏈條，因而不得不用標準套筒輥子鏈，通過連接器把刀套固定在鏈條上。這種方式不僅結構復雜，裝配調試費時，而且套筒位置精度亦差 我國部分廠家，購買日本椿本鏈條公司（ o.）生產(chǎn)的已轉有刀套的刀庫專用鏈條來裝備刀庫，效果頗佳?？紤]到刀具重量和刀庫工作的平穩(wěn)性，推薦采用： 鏈條 這種鏈條是套筒式鏈條，其輥子本身就是刀套，該鏈條 型式及尺寸見表 1????? ??????????定位塊手爪圖 1式刀庫換刀位置 定位插銷定位盤鏈輪手爪圖 1式刀庫換刀位置 第一章 緒論 - 14 - 表 1） ① 鏈輪節(jié)圓直徑80s 式中 N——當量齒數(shù)（實際齒數(shù) /3） ② 鏈輪外徑 ? ?????? ??? N～ 8 0co 式中 P——鏈條節(jié)距 注：鏈輪齒數(shù)可從 9 個起使 用。但是為了增加鏈條的耐用度和運行效率，齒數(shù)還是盡可能多為好。鏈輪之間的中心距，以取鏈條節(jié)距整數(shù)倍為宜。 鏈條型號 刀具錐柄號 P O L H W R T 0 90 55 8 60 68 買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 第二章 刀庫驅動電機的選定 驅動刀庫，目前常見的方式有伺服電動機驅動和液動機驅動兩種，我國加工中心都選用伺服電機驅動方式，在本設計中也將采用伺服電動機來驅動。 套線速度 選用 鏈條，錐柄號 40 鏈行程 S=20×P=20×90=選刀時間 t.=4s,可得到鏈速 v. 鏈速 m / s ?? v=27 m/ 相關資料刀套線速度影響選刀效率，但是過快的線速度又影響刀庫工作可靠性。一般推薦在 22～ 30m/間。鏈速適用。 輪參數(shù)確定 取鏈輪齒數(shù) z=24 鏈輪節(jié)圓直徑 DP 2378180s ???? N——當量齒數(shù)（實際齒數(shù) /3） P——鏈條節(jié)距 鏈輪外徑 D0 2 661 80c ?????? ??鏈輪轉速 n 100060 ?? m i n ? ?????? 載轉矩選電機 加在伺服電動機軸上的負載轉矩比電動機額定連續(xù)轉矩 鏈式式刀庫負載轉矩計算方法 鏈式刀庫的負載轉矩 由刀具不平衡重量第二章 刀庫驅動電機的選定 - 16 - 導向面（或支承面）的摩擦力 F 所組成，如圖 2示。 不平衡重量 按在一個垂直方向刀套上裝有 1/10 刀庫容量數(shù)的最大刀具重量來計算。 支承面的摩擦力； 是導向面上因刀具下垂而引起的摩擦力。計算摩擦力 時，刀具重量均按刀具平均重量計算。 刀庫鏈輪半徑為 具最大重量為 20具平均重量 17個方向上 10 把刀，刀具重量 m=170具不平衡重量 00N。法向約束力 700N，摩擦系數(shù) 摩擦力 F=700=187N 221 1 8 ?????? 221 1 8 ????? a xm a x ?????? 所以 2m a ?????? 49 49 ???? i=40。 傳動總效率為： ??????????? ??：最大偏重 ； ? ： 摩擦力圖 2鏈式刀庫力的分布 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 0 . 7 3 2542321?????? ?????? 式中： η1——聯(lián)軸器的功率； η2——蝸桿的功率； η3——軸承的功率； η4——鏈傳動效率。 把如上計算的負載轉矩，轉換為電機軸上的轉矩 ： 2 ????? ?考慮到實際情況比計算時所設定條件復雜，電機額定轉矩 為負載轉矩的 ，亦即： ? ?～T ? ??? ～～選電機型號如下： 表 2選電機型號 型 號 輸出功率 ? ?P ? ?最大轉矩 ? ?? ?r / 工作轉速 ? ?0 309 1000 500 傳動比分配 刀庫選刀需要低速轉動，就要求降低傳動的速度，傳動比選為 i=40。 軸轉速 Ⅰ 軸 r / m 0 001?? m Ⅱ 軸 r / m i n ?? ?? 各軸功率 Ⅰ 軸 ???? ?刀庫驅動電機的選定 - 18 - Ⅱ 軸 ??? ?? ?軸轉矩 電動機的輸出轉矩 : 電機輸出軸 105 0 5 09 5 5 0 ????? 軸 ????? ?dⅡ 軸 ?????? ?表 2動和動力參數(shù)表 軸 功率 ? ?P 轉矩T(N·轉速 n(r/傳動比 i 效率 η 電機軸 0 500 1 1 Ⅰ 軸 00 1 軸 0 買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 第三章 刀庫傳動方式 庫傳動方式設計 為使伺服電機在最佳狀態(tài)下工作，一般不采用伺服電機的低速段。刀庫需要在伺服電機恒轉矩下運轉工作，并且減速比不能過大，否則不能達到刀庫需要的轉矩，這就要求減速裝置既要很大的減速比，又要保證電機工作在恒轉矩下，選用蝸桿減速裝置。 桿蝸輪傳動 ㈠ 特點和應用 蝸桿傳動用于傳遞交錯軸之間的回轉運動。在絕大多數(shù)情況下，兩軸在空間是互相垂直的，軸交角為 90°。它廣泛應用在機床、汽車、儀器、起重運輸機械、冶金機械以及其他機械制造部門中，最大傳動功率可達 750 常用在 50 下；最高滑動速度5 m/s,通常用在 15 m/s 以下。 蝸桿傳動的主要優(yōu)點是結構緊湊、工作平穩(wěn)、無噪聲、沖擊振動小以及能得到很大的單級傳動比。在傳遞動力時，傳動比一般為 8～ 100，常用的為 15～ 50。在機床工作臺中，傳動比可達幾百，甚至到 1000。這時，需采用導程角很小的單頭蝸桿，但傳動效率很低，只能用在功率小的場合。在現(xiàn)代機械制造業(yè)中正力求提高蝸桿傳動的效率，多頭蝸桿的傳動效率已可達到 98%。與多級齒輪傳動相比，蝸桿傳動零 件數(shù)目少，結構尺寸小，重量輕。缺點是在制造精度和傳動比相同的條件下，蝸桿傳動的效率比齒輪傳動低，同時蝸桿一般需用貴重的減摩材料（如青銅）制造。 蝸桿傳動多用于減速，以蝸桿為原動件。也可用于增速，齒數(shù)比單級為 5～ 15，但應用很少。 ㈡ 精度等級的選擇 蝸桿可以在車床上切制，也可以在特種銑床上用圓盤銑刀或指形銑刀銑制。由于蝸桿傳動的軸間距離必須與蝸桿滾刀在切制蝸輪時的軸間定位距離相等才能得到正確的嚙合，所以蝸輪要用與它相捏合的蝸桿同樣大小的滾刀來切制。 由于蝸桿傳動嚙合輪齒的剛度較齒輪傳動大，所以制造精度對傳動 的影響比齒輪傳動更顯著。蝸桿傳動規(guī)定了 12 個精度等級，對于動力傳動，要按照 6～ 9 級精度制造。 ㈢ 材料選擇 考慮到蝸桿傳動難于保證高的接觸精度，滑動速度有較大，以及蝸桿變形等因素，故蝸桿，蝸輪不能都用硬材料制造，其中之一（通常為蝸輪）應該用減摩性良好的軟材料來制造。 - 20 - ——蝸輪材料。通常是指蝸輪齒冠部分的材料。主要有以下幾種： ⑴ 鑄錫青銅 是適用于 m/s 26 ~m/s 12?心鑄造的可得到致密的細晶粒組織，可取大值，砂型鑄造的取小值。 ⑵ 鑄鋁青銅 適用于 m/s 10?膠合能力差，蝸桿硬度應不低于 45 ⑶ 鑄鋁黃銅 點蝕強度高，但磨損性能差，宜用于低滑動速度場合。 ⑷ 灰鑄鐵和球墨鑄鐵 使用于 m/s 2?者表面經(jīng)硫化處理有利于減輕磨損，后者若與淬火蝸桿配對能用于重載場合。直徑較大的蝸輪常用鑄鐵。 ——蝸桿材料。蝸輪直徑很大時，可以采用青銅蝸桿，蝸輪則用鑄鐵。在要求持久性高的動力傳動中，可選用滲碳鋼淬火，也可選用中碳鋼表面或整體淬火以得到必要的硬度，制造時必須磨削。用氮化鋼氮處理 的蝸桿可以不磨削，但需要拋光。只有在缺乏磨削設備是才選用調質蝸桿。受短時沖擊載荷的蝸桿，不宜用滲碳鋼淬火，最好用調質鋼。鑄鐵蝸輪與鍍鉻蝸桿配對時，有利于提高傳動的承載能力和滑動速度。 ㈣ 蝸桿和蝸輪的結構 蝸桿通常與軸做成整體很少做成裝配式的。 蝸輪可指成整體的或組合的。組合蝸輪的齒冠可以鑄在或用過盈配合裝在鑄鐵或鑄鋼的輪心上，常用的配合為 H7/了增加過盈配合的可靠性，沿著接合縫還要擰上螺釘，螺釘孔中心線偏向輪轂一側。當蝸輪直徑較大時，可采用螺栓聯(lián)接，最好采用受剪螺栓聯(lián)接。 ㈤ 蝸桿蝸輪傳動設計計算 ： 蝸桿減速器，輸入功率 速 00r/動比 i=40。工作機載荷平穩(wěn)，動力機有輕微振動。預期壽命 12000h。 蝸桿采用 45 鋼，表面硬度 >45輪材料采用 型鑄造，計算步驟如下表： ——————————————————————————————————— 計算項目 計算內容 計算結果 ——————————————————————————————————— 初選 [d1/a]值 當量摩擦系數(shù) 設 m/s～ s，查《機械設計》 μv= 大值 ρv=3° 選 [d1/a]值 在《機械設計》圖 i=40 線上 選一點 ，查得 [d1/a]=γ=6° （ ）， η1=心距計算 購買文檔就送對應 紙 咨詢 14951605 下載文檔送全套 紙 14951605 或 1304139763 蝸輪轉矩 1116112 ? ?? ?????3178242 ??T 使用系數(shù) 按題意查《機械設計》表 轉速系數(shù) 8/12 18??????? ?? 8/118500 ??????? ?? 6.0?彈性系數(shù) 根據(jù)蝸輪輻材料查表 47? 壽命系數(shù) 6 25000Z ?6 1200025000?? 由《機械設計》圖 線查出 由《機械設計》表 σ65觸疲勞最小安全系數(shù) 由《機械設計手冊》查得 心距 32l i mm i ???????? ?????????????? 取 a=160動基本尺寸 蝸桿頭數(shù) 由《機械設計》圖 得 γ=6°， ; 也可用式 算 ? ? ? ? ???? 取 1 蝸輪齒數(shù) z2=0×1 取 40 模數(shù) m =(1.7)a/(60/40= 取 m = 6.3 桿分度圓直徑 [d1/a]a =60=64 查表 - 22 - 75 =8 取 63 輪分度圓直徑 d2=0 252 桿導程角 1×3 γ=蝸輪寬度 ???????? ??? 2 ???????? ????? 取 0 桿圓周速度 ? ?1 0 0 060/111 ?? ? ?100060/50063 ???? ? m/s v 相對滑動速度 ? m/s 66.1? 由《機械設計》表 得 μv = v=齒面解除疲勞強度驗算 許用接觸應力 ? ?m i nl i ? ? ??? ? 138?H? 最大接觸應力 3 2? ?31 6 03 1 7 8 2 2 ???? 合格M P a 138M P a 120 ??H